第六章 微生物的生長(zhǎng)繁殖

1、第六章第六章微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第一節(jié) 微生物生長(zhǎng)繁殖的測(cè)定第二節(jié) 細(xì)菌的群體生長(zhǎng)規(guī)律第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的主要因素第四節(jié) 微生物培養(yǎng)法概論第五節(jié) 有害微生物的控制生長(zhǎng)與繁殖的關(guān)系生長(zhǎng)與繁殖的關(guān)系第一節(jié) 微生物生長(zhǎng)繁殖的測(cè)定 單細(xì)胞微生物如細(xì)菌、酵母菌的個(gè)體細(xì)胞的增大即細(xì)胞物質(zhì)的增加是有限度的，細(xì)胞長(zhǎng)大到一定程度就開始分裂繁殖，菌體數(shù)量增多。 絲狀微生物如放線菌、霉菌的生長(zhǎng)主要表現(xiàn)為菌絲的伸長(zhǎng)和分枝，通常以菌絲的體積和重量增長(zhǎng)（細(xì)胞物質(zhì)量的增加）來(lái)衡量生長(zhǎng)狀況。 重量法： 微生物濕重、微生物干重 蛋白質(zhì)總量 、DNA含量 比濁法 生理指標(biāo)法：呼吸強(qiáng)度、耗氧量、酶活

2、性、生物熱等。 1、測(cè)生長(zhǎng)量、測(cè)生長(zhǎng)量2、計(jì)繁殖數(shù)、計(jì)繁殖數(shù)計(jì)數(shù)法：直接計(jì)數(shù)、間接計(jì)數(shù)。適用于一切微生物適用于一切微生物測(cè)處于單細(xì)胞狀態(tài)的細(xì)菌、測(cè)處于單細(xì)胞狀態(tài)的細(xì)菌、酵母菌；放線菌和霉菌只能酵母菌；放線菌和霉菌只能測(cè)其孢子數(shù)測(cè)其孢子數(shù)根據(jù)每個(gè)細(xì)胞有一定的重量設(shè)計(jì)的。每個(gè)E.coli細(xì)胞的干重為2.810-13它可以用于單細(xì)胞、多細(xì)胞以及絲狀體微生物生長(zhǎng)的測(cè)定。通過測(cè)定微生物濕重、干重、蛋白質(zhì)總量、DNA含量來(lái)計(jì)算微生物的生長(zhǎng)。 重量法微生物干重法蛋白質(zhì)總量DNA含量比濁法生理指標(biāo)法直接計(jì)數(shù)各種型號(hào)的全自動(dòng)血球計(jì)數(shù)儀間接計(jì)數(shù)1 1、平板菌落計(jì)數(shù)法、平板菌落計(jì)數(shù)法2 2、薄膜過濾計(jì)數(shù)法薄膜過濾計(jì)

3、數(shù)法一、微生物的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)二、單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)和高密度培養(yǎng)第二節(jié) 細(xì)菌的群體生長(zhǎng)繁殖一、微生物的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)一、微生物的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)化學(xué)誘導(dǎo)物理誘導(dǎo)誘導(dǎo)法誘導(dǎo)法過濾法區(qū)帶密度梯度離心法膜洗脫法篩選法篩選法同步培養(yǎng)法同步培養(yǎng)法獲得同步生長(zhǎng)的方法主要有兩類：獲得同步生長(zhǎng)的方法主要有兩類：環(huán)境條件誘導(dǎo)法環(huán)境條件誘導(dǎo)法：變換溫度、光線、培養(yǎng)基等。造成與正常細(xì)胞：變換溫度、光線、培養(yǎng)基等。造成與正常細(xì)胞周期不同的周期變化。周期不同的周期變化。篩選法篩選法：選擇性過濾、梯度離心。物理方法，隨機(jī)選擇，不影響：選擇性過濾、梯度離心。物理方法，隨機(jī)選擇，不影響細(xì)

4、胞代謝。細(xì)胞代謝。將少量將少量單細(xì)胞單細(xì)胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣，測(cè)菌細(xì)胞數(shù)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣，測(cè)菌細(xì)胞數(shù)目。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增長(zhǎng)數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，目。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增長(zhǎng)數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得的曲線。繪制所得的曲線。二、典型生長(zhǎng)曲線二、典型生長(zhǎng)曲線描述細(xì)菌生長(zhǎng)規(guī)律描述細(xì)菌生長(zhǎng)規(guī)律總菌數(shù)總菌數(shù)活菌數(shù)活菌數(shù)培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)時(shí)間 .指數(shù)期指數(shù)期 .穩(wěn)定期穩(wěn)定期 .衰亡期衰亡期.延滯期延滯期細(xì)菌數(shù)目（個(gè)細(xì)菌數(shù)目（個(gè)/ml）對(duì)數(shù)）對(duì)數(shù)縮短延滯期的意義和方法縮短

5、延滯期的意義和方法出現(xiàn)原因出現(xiàn)原因本期特點(diǎn)本期特點(diǎn) 影響本期限長(zhǎng)短因素影響本期限長(zhǎng)短因素延滯期出現(xiàn)原因延滯期特點(diǎn)影響延滯期長(zhǎng)短的因素取決于菌種的取決于菌種的遺傳特遺傳特性、菌齡及接種前后性、菌齡及接種前后培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件的差異等。的差異等?？s短延滯期的意義和方法 特點(diǎn)8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收獲量受影響獲量受影響生長(zhǎng)速度和最生長(zhǎng)速度和最大收獲量受影大收獲量受影響響時(shí)間時(shí)間細(xì)胞數(shù)或菌體量細(xì)胞數(shù)或菌體量8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml

6、0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收獲量受影響獲量受影響生長(zhǎng)速度和最生長(zhǎng)速度和最大收獲量受影大收獲量受影響響時(shí)間時(shí)間細(xì)胞數(shù)或菌體量細(xì)胞數(shù)或菌體量應(yīng)用意義：出現(xiàn)原因穩(wěn)定期特點(diǎn)及應(yīng)用意義產(chǎn)生原因細(xì)胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過新增殖的細(xì)胞數(shù)，群體中的活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負(fù)生長(zhǎng)”。細(xì)胞內(nèi)顆粒更明顯，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形，芽孢開始釋放。因菌體本身產(chǎn)生的酶及代謝產(chǎn)物的作用，使菌體死亡、自溶等，發(fā)生自溶的菌生長(zhǎng)曲線表現(xiàn)為向下跌落的趨勢(shì)。衰亡期比其他各時(shí)期時(shí)間長(zhǎng)，它的長(zhǎng)短也與菌種和環(huán)境條件有關(guān)。特點(diǎn)生長(zhǎng)曲線的指導(dǎo)意義三、三、絲狀微生物的群體生長(zhǎng)絲狀微生物的群體生長(zhǎng)絲狀微

7、生物的群體生長(zhǎng)各時(shí)期特點(diǎn)四、微生物的連續(xù)培養(yǎng)四、微生物的連續(xù)培養(yǎng)單批培養(yǎng)單批培養(yǎng) 恒濁法恒濁法恒化法恒化法 單批培養(yǎng)單批培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)時(shí)間時(shí)間連續(xù)流入連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個(gè)細(xì)胞數(shù)（個(gè)/ml）連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng) 連續(xù)連續(xù)培養(yǎng)培養(yǎng)器器按控制方式分按控制方式分按培養(yǎng)器的級(jí)數(shù)分按培養(yǎng)器的級(jí)數(shù)分按細(xì)胞狀態(tài)分按細(xì)胞狀態(tài)分按用途分按用途分內(nèi)控制（控制菌體密度）：內(nèi)控制（控制菌體密度）：恒濁器恒濁器外控制（控制培養(yǎng)液流速、以控制外控制（控制培養(yǎng)液流速、以控制生長(zhǎng)速率）：生長(zhǎng)速率）：恒化器恒化器單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器一般連續(xù)培養(yǎng)器一般連續(xù)培養(yǎng)器固定化細(xì)胞

8、連續(xù)培養(yǎng)器固定化細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)器實(shí)驗(yàn)室科研用：連續(xù)培養(yǎng)器實(shí)驗(yàn)室科研用：連續(xù)培養(yǎng)器發(fā)酵生產(chǎn)用：連續(xù)發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)用：連續(xù)發(fā)酵罐恒濁培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)bactogen恒濁器與恒化器的比較五、微生物的高密度培養(yǎng)五、微生物的高密度培養(yǎng)第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素一、一、 溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物生長(zhǎng)溫度類型微生物的生長(zhǎng)溫度類型生長(zhǎng)速度溫度停止生長(zhǎng)致死最低最高最適對(duì)于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內(nèi)生長(zhǎng)，在這個(gè)范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)，即最低、最適、最高生長(zhǎng)溫度。 高溫對(duì)微生物的影響低溫對(duì)微生物的影響冷凍保存冷凍真空干燥（凍干）法微生物的最適溫度二、氧

9、氣對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響二、氧氣對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響專性好氧菌 耐氧菌 厭氧菌細(xì)胞內(nèi)缺泛SOD、細(xì)胞色素氧化酶和過氧化氫酶只有在其深層的無(wú)氧或低氧化還原電勢(shì)的環(huán)境下才能生長(zhǎng)。將環(huán)境中氧吸掉；抽真空；深層培養(yǎng)厭氧菌的氧毒害機(jī)制 SOD學(xué)說H2O + O22 O2 + 2H+O2 + H2O22H2OSOD好氧生物和耐氧細(xì)菌過氧化氫酶 好氧生物過氧化物酶 NADH2NAD耐氧菌各類菌所含對(duì)氧解毒酶總結(jié)需震蕩或通氣，保證充足的氧氣。需排除環(huán)境中的氧氣，同時(shí)在培養(yǎng)基中添加還原劑，降低培養(yǎng)基中的氧化還原電位勢(shì)?？缮顚屿o止培養(yǎng)。三、三、 氫離子濃度（氫離子濃度（pH）微生物微生物 pH值值 最低最低 最適最適

10、最高最高Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫桿菌氧化硫硫桿菌 0.5 2.03.5 6.0Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳桿菌嗜酸乳桿菌 4.04.6 5.86.6 6.8Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌大豆根瘤菌 4.2 6.87.0 11.0Azotobacter chroococcum 圓褐固氮圓褐固氮 4.5 7.47.6 9.0Nitrosomonas sp. 硝化單胞菌硝化單胞菌 7.0 7.88.6 9.4Acetobacter aceti 醋化醋桿菌醋化醋桿菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0Staphy

11、lococcus aureus 金黃葡球菌金黃葡球菌 4.2 7.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生綠菌泥生綠菌 6.0 6.8 7.0Thurmus aquaticus 水生棲熱菌水生棲熱菌 6.0 7.57.8 9.5Aspergillus niger 黑曲霉黑曲霉 1.5 5.06.0 9.0一般放線菌一般放線菌 5.0 7.08.0 10.0一般酵母菌一般酵母菌 3.0 5.06.0 8.0不同微生物的生長(zhǎng)pH值范圍微生物微生物 生長(zhǎng)最適生長(zhǎng)最適pH 合成抗生素最適合成抗生素最適pH灰色鏈霉菌灰色鏈霉菌6.36.96.77.3紅霉素鏈霉菌紅霉素鏈霉菌6.67.

12、06.87.3產(chǎn)黃青霉產(chǎn)黃青霉6.57.26.26.8金霉素鏈霉菌金霉素鏈霉菌6.16.65.96.3龜裂鏈霉菌龜裂鏈霉菌6.06.65.86.1灰黃青霉灰黃青霉6.47.06.26.5NO3+被吸收被吸收+被吸收被吸收固體培養(yǎng)法液體培養(yǎng)法好氧菌的固體培養(yǎng)厭氧菌的固體培養(yǎng)好氧菌的液體培養(yǎng)厭氧菌的液體培養(yǎng)試管培養(yǎng)三角瓶（搖瓶）臺(tái)式發(fā)酵罐高層瓊脂柱厭氧培養(yǎng)皿厭氧罐厭氧手套箱實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)法生產(chǎn)實(shí)踐中的培養(yǎng)微生物裝置固體培養(yǎng)法液體培養(yǎng)法好氧菌-曲法培養(yǎng)厭氧菌-堆積培養(yǎng)發(fā)酵罐（Fermenter）第四節(jié) 微生物培養(yǎng)法概論.Brewer 皿. .高層瓊脂柱亨蓋特技術(shù) 厭氧罐anaerobic jarAnaerobic Glove BoxDifferent